JP5125700B2 - レンズ保持装置およびそれを用いた投影型表示装置 - Google Patents

レンズ保持装置およびそれを用いた投影型表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、照明光領域を画像表示素子の画像形成領域に正確に位置させるためのレンズ保持装置およびそれを用いた投影型表示装置に関するものである。
従来、プロジェクタ等に代表される投影型表示装置では、光源からの照明光を画像表示素子の画像形成領域に正確に位置させるため、照明光学系に配置されたレンズの位置を調整するための機構が設けられている。
図７は特許文献１に記載された、このようなレンズ調整機構を示す斜視図である。
このレンズ調整機構３００は、固定枠３２０、取付枠３３０および調整部材３４０Ａ、３４０Ｂとを含んで構成される。
具体的には、図に示すように、重畳レンズ１５０が取り付けられた取付枠３３０と、この取付枠３３０を支持するとともに、光学部品用筐体である上ライトガイド（図示せず）に固定される固定枠３２０と、この固定枠３２０に対して取付枠３３０を移動させて重畳レンズ１５０の取付位置を調整する調整部材としてのねじ３４０Ａ、３４０Ｂとを有して構成されている。
レンズ調整は、ねじ３４０Ａを時計回り方向に回すと、重畳レンズ１５０の取付位置は上方に移動する。また、逆にねじ３４０Ａを反時計回りに回すと、重畳レンズ１５０の取付位置は下方に移動する。なお、ねじ３４０Ｂの回動操作に対しても、同様な動作によって、重畳レンズ１５０の取付位置を左右方向に移動させることができる。
特開２０００−３３０１９４号公報
しかしながら、上記従来の構成では、２つのねじを別々に回して調整するため、調整に多くの時間を必要としていた。
本発明は前記従来の課題を解決するもので、簡単な構成で、調整を早く行うことができ、調整、固定等の作業性の向上が図れるレンズ保持装置およびそれを用いた投影型表示装置を提供することを目的とする。
上記従来の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載のレンズ保持装置は、平板状のレンズと、前記レンズの厚みよりも広い幅を有すると共に、レンズの外周を保持するレンズ保持部を有するレンズ取付枠と、前記レンズの位置調整時において、前記レンズ取付枠を、前記レンズの光軸に垂直な面方向に移動可能に挟持する溝部を備えた保持ケースとからなり、前記レンズ取付枠または前記保持ケースのいずれかに弾性部を備え、前記保持ケースが前記レンズ取付枠を挟持する際に、前記弾性部によって前記レンズ取付枠が前記保持ケースに付勢され、前記レンズ取付枠には、レンズ取付枠の水平方向及び垂直方向への移動の支点となる軸部が設けられていると共に、前記保持ケースには、前記軸部を支持する支持部が設けられ、前記レンズ取付枠に設けられたツマミ部を操作することにより、レンズ取付枠が保持ケースに対して水平方向及び垂直方向へ調整自在に構成されているものである。
また、請求項２に記載のレンズ保持装置は、前記レンズ取付枠の前記軸部は円柱形状を有するものである。
また、請求項３に記載のレンズ保持装置は、前記保持ケースの前記支持部は、前記レンズ取付枠の前記軸部を前記レンズの位置調整時において移動可能に支持するものである。
また、請求項４に記載のレンズ保持装置は、前記保持ケースの前記支持部は、前記レンズ取付枠の前記軸部を前記レンズの位置調整時において一方向に移動可能に支持するものである。
また、請求項５に記載のレンズ保持装置は、前記保持ケースの前記支持部は、上下に分離可能なガイド溝により、前記レンズ取付枠の前記軸部を前記レンズの位置調整時において一方向に移動可能に支持するものである。
また、請求項６に記載のレンズ保持装置は、前記弾性部は、前記レンズ取付枠または前記保持ケースのいずれかと一体に形成されているものである。
また、請求項７に記載のレンズ保持装置は、前記レンズ取付枠は、前記レンズを間に、一方に前記軸部、対向する側に前記弾性部を配置したものである。
また、請求項８に記載のレンズ保持装置は、前記レンズ取付枠の前記ツマミ部が、前記弾性部側に設けられているものである。
また、請求項９に記載のレンズ保持装置は、前記レンズ取付枠及び前記保持ケースに、固着材料塗布用の接着溝を有するものである。
また、請求項１０に記載のレンズ保持装置は、前記接着溝は、平行に配列された複数の溝からなるものである。
また、請求項１１に記載のレンズ保持装置は、前記レンズ取付枠及び前記保持ケースそれぞれの前記接着溝は対向して設けられ、楔状の空間を形成するものである。
また、請求項１２に記載のレンズ保持装置は、前記レンズ取付枠及び前記保持ケースそれぞれの前記接着溝のいずれかが、前記レンズ取付枠及び前記保持ケースそれぞれの表面から２段の深さに形成されているものである。
以上のように、本発明のレンズ保持装置によれば、簡単な構成で、画像表示素子の形成領域内で照明領域は上下左右方向の調整が可能であり、短時間で正確に位置させることができ、調整、固定等の作業性が向上する。
以下、本発明を実施するための最良の形態の一例について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の一実施の形態のレンズ保持装置を示す分解斜視図で、図１（ａ）は正面側から見た図、図１（ｂ）はレンズ取付枠を裏面側から見た図である。また、図２は、組み立て状態を示す図で、図２（ａ）は正面断面図、図２（ｂ）は上面図、図２（ｃ）は要部拡大図である。また、図３、図４、図５（ａ）、図６（ａ）は調整状態を示す正面断面図、図５（ｂ）、図６（ｂ）は側面図である。
図において、１は板状のレンズで、その外周を保持されるようにレンズ取付枠２に取付けられる。レンズ取付枠２は樹脂製の板状で、少なくともレンズ１を保持するレンズ保持部２ａが、レンズ１の厚みよりも広い幅で形成されている。
この理由は、レンズ位置調整時に、レンズ１が他と接触して傷がつかないように保護するためである。
レンズ取付枠２は、レンズ１を間にして、片側に円柱状の軸部２ｂ、対向する側に弾性部２ｃが形成されている。弾性部２ｃは、レンズ取付枠２の幅方向に弾性を有する形状となっている。
また、レンズ取付枠２の弾性部２ｃの近傍には、ツマミ部２ｄが設けられている。ツマミ部２ｄは、作業者の指だけでなく、治具でも掴めるような形状になっている。
３、４はレンズ取付枠２を保持する保持ケースで、保持ケース３の凹部３ａと保持ケース４の凹部４ａとで、ガイド溝が形成され、そこにレンズ取付枠２の軸部２ｂが左右方向に移動可能に挟み込まれる。
また、保持ケース３のガイド溝３ｂ、３ｃにより、レンズ取付枠２の一部を挟み込むようになっている。
また、レンズ取付枠２の２ｅ、２ｆ、保持ケース３の３ｄ、３ｅは、接着剤が注入される接着溝で、それぞれ対向する位置に設けられている。
以上のように構成されたレンズ保持装置は、プロジェクタ等の投影型表示装置において、光源からの照明光を画像表示素子の画像形成領域に正確に位置させるため、照明光学系に配置されたレンズの位置を調整するための保持装置として用いられる。
以下、その組み立て方法について説明する。
図１に示すように、レンズ取付枠２は、レンズ１を取付けた状態で、保持ケース３に取付けられる。その際、保持ケース３のガイド溝３ｂ、３ｃにレンズ取付枠２を挿入すると同時に、レンズ取付枠２の軸部２ｂが保持ケース３の凹部３ａに載置されるようにする。
保持ケース３のガイド溝３ｃにレンズ取付枠２を挿入したとき、弾性部２ｃにより、レンズ取付枠２が保持ケース３に付勢される。これによって、レンズ取付枠２は保持ケース３に対して、自重では動かなくなる。
その後、保持ケース４を取付けることにより、レンズ取付枠２の軸部２ｂが保持ケース３の凹部３ａと保持ケース４の凹部４ａに挟み込まれる。
次に、レンズの位置調整方法について説明する。
例えば、レンズ１の中心を移動の原点１１よりＸ方向（左右）に移動させたい場合、図３、図４に示すように、ツマミ部２ｄを操作して、保持ケース３の凹部３ａと保持ケース４の凹部４ａに挟まれた軸部２ｂをＸ方向に水平に移動させ、レンズ１の中心を１１ａ、１１ｂの位置まで移動可能である。
このとき、Ｘ方向の移動可能範囲は、保持ケース３の凹部３ａと保持ケース４の凹部４ａのＸ方向の寸法の間で自由に設定可能である。
また、Ｙ方向（上下）に移動させる場合には、図５、図６に示すように、ツマミ部２ｄを操作して、保持ケース３の凹部３ａと保持ケース４の凹部４ａに挟まれた軸部２ｂを回転の支点とし、Ｙ方向に移動させ、レンズ１の中心を１１ｃ、１１ｄの位置まで移動可能である。
このとき、Ｙ方向の移動可能範囲は、保持ケース３のガイド溝３ｃ及び、保持ケース４のガイド溝４ｂのＹ方向の寸法にて自由に設定可能である。
上記Ｘ方向、Ｙ方向の移動を組み合わせることにより、移動可能範囲内において、レンズ１の中心点の位置を調整できる。
また、レンズ取付枠２に調整用のツマミ部２ｄを設けることで、手動及び治具を使用しての位置調整をスムーズに行うことができる。
次に、レンズ調整後に仮固定されていたレンズ位置を固定する際の固着方法について、図１および図２を参照して説明する。
図に示すように、レンズ取付枠２に、２ｅ、２ｆ、保持ケース３に、３ｄ、３ｅの接着溝がそれぞれ複数平行に配列されて設けられている。複数設けられるのは、調整時の位置ずれを吸収するだけの全体幅と接着面積を確保するためである。
また、保持ケース３の接着溝３ｄは、図２（ｃ）の要部拡大図に示すように、深さが２段に形成されている。接着溝３ｅも同様である。これによって、複数の接着溝３ｄと接着溝２ｅが連結した空間、複数の接着溝３ｅと接着溝２ｆが連結した空間がそれぞれ形成される。
なお、２段の深さに形成するのは、レンズ取付枠２の接着溝２ｅ、２ｆであってもよく、保持ケース３とレンズ取付枠２の両方であってもよい。
レンズ調整後に仮固定されていたレンズ位置を固定する場合、複数の接着溝３ｄと接着溝２ｅ、複数の接着溝３ｅと接着溝２ｆによって形成された空間に接着材料を注入、塗布することにより、互いの接着溝に接着材料が流れ込み、保持ケース３とレンズ取付枠２の両方に跨る楔形状となって接着強度を保つことができる。
また、複数の接着溝３ｄと接着溝２ｅ、複数の接着溝３ｅと接着溝２ｆは、レンズ位置調整のために保持ケース３とレンズ取付枠２が相対的に移動可能な範囲に合わせて、それぞれの接着溝の範囲、形状、数量等を設定することによって、移動可能範囲内での接着強度を保つことができる。
なお、本実施の形態では、レンズ取付枠２の弾性部２ｃを一体に形成したが、これを、例えばバネ材などで別体とし、レンズ取付枠２に取り付けるようにしてもよい。
また、本実施の形態では、レンズ取付枠２側に弾性部を設けたが、これを保持ケース３側に設けるようにしてもよい。
また、本実施の形態では、レンズ取付枠２と保持ケース３を弾性部２ｃの付勢力による仮固定後、接着剤によって固定するようにしたが、必ずしも接着剤による必要はなく、例えば、ネジによる固定でもよい。
また、治具によって調整するのであれば、レンズ取付枠２の弾性部２ｃの付勢力を大きくすることもでき、こうすれば必ずしも接着剤等で固定しなくてもよい。
以上説明した通り、本実施の形態のレンズ保持装置によれば、レンズ１が取り付けられたレンズ取付枠２を保持ケース３、保持ケース４に取り付けた際、レンズ取付枠２に設けられた軸部２ｂをＸ方向に可動な支点とし、Ｙ方向に回転するようにして、Ｘ方向及びＹ方向に移動することによってレンズ位置を調整し、仮固定した後で、接着剤により固定を行うことで、簡単な構成で、照明光領域を画像表示素子の画像形成領域に短時間で正確に位置させることができ、調整、固定等の作業性が向上する。
本発明にかかる、レンズ保持装置は、簡単な構成で、画像表示素子の形成領域内での照明光領域を上下左右に調整することが可能になるので、投影型表示装置等のレンズ保持装置として有用である。
本発明の一実施の形態のレンズ保持装置を示す分解斜視図 本発明の一実施の形態のレンズ保持装置の組み立て状態を示す図 本発明の一実施の形態のレンズ保持装置の調整状態を示す正面断面図 本発明の一実施の形態のレンズ保持装置の調整状態を示す正面断面図 本発明の一実施の形態のレンズ保持装置の調整状態を示す正面断面図および側面図 本発明の一実施の形態のレンズ保持装置の調整状態を示す正面断面図および側面図 従来のレンズ調整機構を示す斜視図
１ レンズ
２ レンズ取付枠
２ａ レンズ保持部
２ｂ 軸部
２ｃ 弾性部
２ｄ ツマミ部
２ｅ、２ｆ、３ｄ、３ｅ 接着溝
３ 保持ケース
３ａ、４ａ 凹部
３ｂ、３ｃ、４ｂ ガイド溝
１１ 移動の原点
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ レンズ１の中心

Claims (13)

  1. 平板状のレンズと、
    前記レンズの厚みよりも広い幅を有すると共に、レンズの外周を保持するレンズ保持部を有するレンズ取付枠と、
    前記レンズの位置調整時において、前記レンズ取付枠を、前記レンズの光軸に垂直な面方向に移動可能に挟持する溝部を備えた保持ケースとからなり、
    前記レンズ取付枠または前記保持ケースのいずれかに弾性部を備え、前記保持ケースが前記レンズ取付枠を挟持する際に、前記弾性部によって前記レンズ取付枠が前記保持ケースに付勢され、
    前記レンズ取付枠には、レンズ取付枠の水平方向及び垂直方向への移動の支点となる軸部が設けられていると共に、前記保持ケースには、前記軸部を支持する支持部が設けられ、
    前記レンズ取付枠に設けられたツマミ部を操作することにより、レンズ取付枠が保持ケースに対して水平方向及び垂直方向へ調整自在に構成されていることを特徴とするレンズ保持装置。
  2. 前記レンズ取付枠の前記軸部は円柱形状を有することを特徴とする請求項１に記載のレンズ保持装置。
  3. 前記保持ケースの前記支持部は、前記レンズ取付枠の前記軸部を前記レンズの位置調整時において移動可能に支持することを特徴とする請求項１に記載のレンズ保持装置。
  4. 前記保持ケースの前記支持部は、前記レンズ取付枠の前記軸部を前記レンズの位置調整時において一方向に移動可能に支持することを特徴とする請求項３に記載のレンズ保持装置。
  5. 前記保持ケースの前記支持部は、上下に分離可能なガイド溝により、前記レンズ取付枠の前記軸部を前記レンズの位置調整時において一方向に移動可能に支持することを特徴とする請求項４に記載のレンズ保持装置。
  6. 前記弾性部は、前記レンズ取付枠または前記保持ケースのいずれかと一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ保持装置。
  7. 前記レンズ取付枠は、前記レンズを間に、一方に前記軸部、対向する側に前記弾性部を配置したことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のレンズ保持装置。
  8. 前記レンズ取付枠の前記ツマミ部が、前記弾性部側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ保持装置。
  9. 前記レンズ取付枠及び前記保持ケースに、固着材料塗布用の接着溝を有することを特徴とする請求項１に記載のレンズ保持装置。
  10. 前記接着溝は、平行に配列された複数の溝からなることを特徴とする請求項９に記載のレンズ保持装置。
  11. 前記レンズ取付枠及び前記保持ケースそれぞれの前記接着溝は対向して設けられ、楔状の空間を形成することを特徴とする請求項１０に記載のレンズ保持装置。
  12. 前記レンズ取付枠及び前記保持ケースそれぞれの前記接着溝のいずれかが、前記レンズ取付枠及び前記保持ケースそれぞれの表面から２段の深さに形成されていることを特徴とする請求項１１に記載のレンズ保持装置。
  13. 請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載のレンズ保持装置を用いた投影型表示装置。
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